Evaluación del uso de biomasa residual de los principales productos agrícolas en los municipios de Norte de Santander aledaños a la planta de Cemex Cúcuta, como combustibles alternos en la producción de cemento

En este estudio se evaluó la viabilidad en la implementación de biomasa residual proveniente de los principales cultivos agrícolas del departamento de norte de Santander, para ser utilizados como combustibles alternos y reemplazar un porcentaje del carbón térmico, principal combustible, en el proces...

Full description

Autores:: Zambrano Andrade, Hubher Edson

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2013

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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La metodología llevada a cabo se desarrolló siguiendo los siguientes pasos, primero so determina los principales productos agrícolas del departamento de Norte de Santander, luego se determina la producción (toneladas) mes a mes teniendo en cuenta datos del anuario estadístico del sector agropecuario 2011 - resultados evaluaciones agropecuarias municipales 2011, del minagricultura, luego se determina el porcentaje de biomasa residual y el poder calorífico de cada uno de los productos agrícolas teniendo en datos del atlas del potencial energético de la biomasa residual en Colombia, después se realiza el cálculo de cuánta biomasa se requiere para reemplazar el 20% y 40% (gasto energético) del carbón térmico, luego se calcula el valor del posible flete de la biomasa residual con base en el flete del cemento que maneja la planta de cemex cúcuta, después se hace la relación poder calorífico / flete para determinar que biomasa es económicamente viable comparado con el valor del carbón térmico que utilizan en la planta, luego se seleccionan las biomasas residuales que son viables y se calcula el porcentaje respecto al gasto energético que se requiere, por último se evalúa el porcentaje de sustitución de cada biomasa residual y el costo de cada Una de ellas.Introducción 18 1. Objetivo general 19 1.1 objetivos específicos 19 2. Antecedentes 20 2.1 cambio climático e intercambio de emisiones 20 2.2 uso de residuos como combustible 20 2.3 reducción del consumo de energía 21 2.4 uso de combustibles alternos 21 2.5 combustibles alternos en Cemex Colombia 23 3. Estado del arte 24 3.1 producción de cemento 24 3.1.1 explotación y transporte de materias primas 24 3.1.2 trituración 24 3.1.3 prehomogenización 24 3.1.4 almacenamiento de materias primas 25 3.1.5 molienda de materias primas 25 3.1.6 homogenización de harina cruda 25 3.1.7 calcinación 25 3.1.8 molienda de cemento 25 3.1.9 envase y embarque del cemento 25 3.2 gases de efecto invernadero - gei 26 3.3 protocolo de kyoto 27 3.4 mecanismos de desarrollo limpio - mdl 27 3.5 combustibles alternos 27 3.6 biomasa 28 3.6.1 biomasa natural 29 3.6.2 biomasa residual 29 3.6.2.1 residuos agrícolas y forestales - rac 30 3.6.2.2 residuos ganaderos y agroindustriales - rai 30 3.6.2.3 residuos urbanos 31 3.6.3 cultivos energéticos 31 4. Diseño metodológico 32 4.1 tipo de investigación 32 4.2 fuentes de recolección de información 32 4.2.1 fuente primaria 32 4.2.2 fuente secundaria 32 4.3 técnicas de investigación 32 4.4 método de investigación 32 4.5 instrumentos de investigación 33 4.6 procedimiento 34 5. Aspectos generales de norte Santander 36 5.1 actividad económica del departamento 36 5.2 producción agrícola 37 5.2.1 cultivos transitorios a nivel nacional y departamental 38 5.2.1.1 arroz 39 5.2.1.2 maíz tradicional 39 5.2.2 cultivos permanentes a nivel nacional y departamental 40 5.2.2.1 cacao 41 5.2.2.2 caña de azúcar 43 5.2.2.3 caña panelera 45 5.2.2.4 palma de aceite 46 5.2.2.5 plátano 47 5.2.2.6 café 49 5.3 información geográfica de la planta Cemex Cúcuta y los municipios de norte de Santander 51 5.3.1 ubicación geográfica de la planta Cemex Cúcuta 51 5.3.2 ubicación geográfica de los municipios del departamento 53 5.4 observaciones 55 6. Caracterización de la biomasa 56 6.1 poder calorífico 58 6.1.1 poder calorífico inferior (pci) 58 6.2 humedad 59 6.3 material volátil (mv) 59 6.4 carbón fijo (cf) 59 6.5 porcentaje de cenizas 60 6.6. Otros parámetros 60 6.6.1 cantidad de azufre 60 6.6.2 nitrógeno 60 6.6.3 oxígeno 60 6.7 características de la biomasa residual en Colombia 60 6.8 porcentaje de biomasa residual de los productos Agrícolas 61 6.8.1 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De arroz 61 6.8.2 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De maíz 62 6.8.3 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De cacao 62 6.8.4 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De caña de azúcar 63 6.8.5 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De caña panelera 63 6.8.6 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De palma de aceite 64 6.8.7 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De plátano 64 6.8.8 porcentaje y cantidad disponible de biomasa residual del cultivo De café 65 6.9 observaciones 65 7. Sustitución del 20% y 40% del carbón térmico 66 7.1 descripción del carbón térmico utilizado en la Planta 66 7.1.1 gasto energético anual 66 7.1.2 gasto energético mensual 66 7.2 sustitución 20% del carbón térmico 67 7.2.1 sustitución del 20% del gasto energético mensual 67 7.2.2 balance de cantidades 68 7.3 sustitución 40% del carbón térmico 71 7.3.1 sustitución del 40% del gasto energético mensual 71 7.3.2 balance de cantidades 72 7.4 tecnología a implementar para el aprovechamiento De la biomasa residual 74 7.4.1 quemador 76 7.4.1.1 características del quemador 76 8. Costo de transporte de la biomasa residual 79 8.1 actuales rutas de despacho en norte de Santander 79 8.2 valor del viaje de cemento 80 8.3 valor flete de la biomasa 82 8.4 valor mcal de la biomasa residual 83 8.5 valor del flete real de cada biomasa 84 8.5.1 sustitución del 20% del carbón 85 8.5.1.1 arroz 85 8.5.1.2 maíz tradicional 85 8.5.1.3 cacao 87 8.5.1.4 caña de azúcar 88 8.5.1.5 caña panelera 89 8.5.1.6 palma de aceite 91 8.5.1.7 plátano 92 8.5.1.8 café 93 8.5.2 sustitución del 40% del carbón 95 8.5.2.1 arroz 95 8.5.2.2 maíz tradicional 96 8.5.2.3 cacao 98 8.5.2.4 caña de azúcar 99 8.5.2.5 caña panelera 100 8.5.2.6 palma de aceite 102 8.5.2.7 plátano 103 8.5.2.8 café 104 8.6 datos finales de los costos de la biomasa 106 8.7 observaciones 107 Conclusiones 108 Recomendaciones Bibliografía110 AnexosPregradoThis study evaluated the feasibility of implementing residual biomass from the main agricultural crops in the department of Norte de Santander, to be used as alternative fuels and replace a percentage of thermal coal, the main fuel, in the cement manufacturing process at the Cemex Cúcuta plant. The methodology carried out was developed following the following steps: first, the main agricultural products of the department of Norte de Santander are determined, then the production (tons) is determined month by month, taking into account data from the statistical yearbook of the agricultural sector 2011 - results of municipal agricultural evaluations 2011, from the Ministry of Agriculture, then the percentage of residual biomass and the calorific value of each of the agricultural products is determined taking into account data from the Atlas of the energy potential of residual biomass in Colombia, then the calculation of how much biomass is required to replace 20% and 40% (energy expenditure) of thermal coal is performed, then the value of the possible freight of the residual biomass is calculated based on the freight of the cement that the Cemex Cúcuta plant handles, then the calorific value / freight ratio is made to determine which biomass is economically viable compared to the value of the thermal coal that they use in the plant, then the residual biomasses that are viable and the percentage with respect to the energy expenditure required is calculated; finally, the percentage of substitution of each residual biomass and the cost of each one of them are evaluated.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Evaluación del uso de biomasa residual de los principales productos agrícolas en los municipios de Norte de Santander aledaños a la planta de Cemex Cúcuta, como combustibles alternos en la producción de cementoEvaluation of the use of residual biomass from the main agricultural products in the municipalities of Norte de Santander adjacent to the Cemex Cúcuta plant, as alternative fuels in cement productionIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en EnergíaIES-3034info:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringTechnological innovationsEnergyResidual biomassCementAlternative fuelsAgricultural productsClimatic changesEnergy consumptionEnergy resourcesIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaCambios climáticosConsumo de energíaRecursos energéticosBiomasa residualCementoCombustibles alternosProductos agrícolasUNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA - UPME; INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL DESARROLLO DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA - COLCIENCIAS; UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE; UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO. 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Evaluación del uso de biomasa residual de los principales productos agrícolas en los municipios de Norte de Santander aledaños a la planta de Cemex Cúcuta, como combustibles alternos en la producción de cemento

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